[發明專利]一種應用數值模擬的地下水污染源空間綜合識別方法

有效

• 申請號: 202110637905.X
• 申請日: 2021-06-08
• 公開（公告）號: CN113239598B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 鄭明霞;蘇婧;傅雪梅;張田;孫源媛;席北斗
• 申請（專利權）人: 中國環境科學研究院
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/28;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京中建聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11004
• 代理人: 周娓娓;晁璐松

本發明公開了一種應用數值模擬的地下水污染源空間綜合識別方法，步驟一、邊界概化；步驟二、插值獲得初始水頭和底板標高；步驟三、確定源匯項；步驟四、進行含水層滲透系數系數分區；步驟五、建立了地下水流模型；步驟六、進行模型校準；步驟七、反演地下水流跡線；步驟八、在空間上識別地下水確切的污染源。本發明通過模擬軟件的應用，可更具代表性的表征，與地下水污染源有關的地下水流的流動，利于針對性區域化研究地下水污染來源；本發明通過追蹤地下水水流跡線，逆向研究存在地下水污染的地下水的流動跡線，可精準視化的進行溯源工作；通過地下流水跡線的劃分與地面上污染源類型、土地類型以及地質條件等情景進行空間上的精準分析。

技術領域

本發明屬于建筑施工技術領域，特別涉及一種應用數值模擬的地下水污染源空間綜合識別方法。

背景技術

地下水因其分布廣泛的特點，被用于生活用水、農業灌溉、工業生產等。由于農業化肥施用，生活、工業廢水的處理不當，導致硝酸鹽進入地下水產生污染。地下水硝酸鹽污染問題，已經為許多國家和地區地下水的主要污染，受到廣泛的關注，污染程度仍呈不斷上升趨勢。

地下水一旦污染，其治理代價非常大。尤其地下水硝酸鹽污染，非常復雜，通過水文資料及調查數據，很難對地下水污染源排放位置進行溯源。因此，治理地下水硝酸鹽污染，最根本的解決辦法就是找到硝酸鹽的污染來源，從根源上減少NO₃^-向地下水的輸送。所以查明NO₃^-的污染來源、精準識別其污染的源頭排放場地及時間是控制、治理地下水NO₃^-污染的重要前提。

現有的，利用水質解析法對地下水化學特征進行分析，可以判斷出當地地下水的水質情況，但無法精確的識別其污染來源。氮氧穩定同位素技術結合定量解析模型可以實現地下水硝酸鹽的污染來源類別識別并計算出各污染源貢獻比例，但同樣無法實現地下水硝酸鹽污染空間識別。

此外，地下水硝酸鹽污染來源多樣，遷移轉化情況復雜，一旦受到污染，修復治理成本很高。因此，對硝酸鹽污染源頭進行防控非常重要，精準識別硝酸鹽污染來源的種類及位置，將對地下水硝酸鹽污染源控制和治理工作提供重要技術支持。

發明內容

本發明提供了一種應用數值模擬的地下水污染源空間綜合識別方法，用以解決結合數值模擬追溯地下水中污染源、結合水流跡線和地面產生污染源的凈空精準確定污染源產生點以及更加精確的表征不同時期和地質下污染源的變化過程等技術問題。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種應用數值模擬的地下水污染源空間綜合識別方法，研究區包含山間盆地水文地質區，且區域內地下水補給來源包含有河流徑流補給、大氣降水、山前徑流補給和灌溉回滲；

步驟一、根據研究區地質構造及地下水的流動特征，建立GMS地下水模型，首先進行研究區邊界概化；研究區為山區和平原區交界地帶接收山前地下水補給的，定義為定流量邊界；邊界分別為盆地地下水流入和流出邊界的，定義為定水頭邊界；地表河定義為河流邊界：

步驟二、分析已有水文地質剖面圖及鉆孔資料，結合地下水的開采利用現狀及第四系巖性分布特點，根據淺層地下水貯存介質特征、含水空隙的類型，將含水巖層組在垂向上概化層數，根據已有地表高程等值線及高程點位數據，結合鉆孔數據，插值獲得初始水頭和底板標高；

步驟三、確定源匯項，地下水來源包含接受降雨、山區側向補給、河流補給；排泄方式為蒸發和人工開采；根據不同地質條件，對邊界進行劃分，根據地下水位數據，應用達西定律計算得到邊界側向流量數值；河流按實測水位設定水頭取值及底板高程，并計算河流入滲系數；

步驟四、根據該區的水文地質條件和地形資料，結合鉆孔數據和抽水試驗數據，對研究區進行含水層滲透系數分區，根據巖層屬性，垂向滲透系數通過水平滲透系數表示；